Maria Daniela Falco

Radioterapia 4-D: “evidence” e metodologie

applicative

Università degli Studi “G. D’Annunzio”

Radioterapia 4DEsplicita inclusione dei cambiamenti

temporali dovuti ai movimenti respiratoridurante l’imaging, il planning e delivery

Il movimento è principalmente correlato allo spostamento del diaframma

Movimento dovuto al respiro

Direzione di maggior spostamento CRANIO-CAUDALE (95% dei tumori < 1.34 cm)

Distribuzione anisotropa dei movimenti

Strategie: quali?ØNON CONSIDERARLO?

ØCONTENERLO : BREATH HOLD, BODY FIX, COMPRESSORE

ØTRACCIARLO : CYBERKNIFE, EXACTRACK4DCT - GATING

2006

46 cancer patients

Metodi motion-encompassing

vSlow CT scanning: acquisizione TClenta

-Vantaggi: media delle fasi respiratorie-Svantaggi: perdita di risoluzione dovuta a “motion-blurring”

vInalation-exhalation breath-hold CT:acquisizione delle fasi respiratorie diinalazione ed espirazione

-Vantaggi: riduzione dell’effetto blurring legato al respiro libero-Svantaggi: aumento considerevole del tempo di acquisizione

TC, dipende dalla capacità del paziente di mantenereil respiro,volumi del target molto grandi

vFour-Dimensional CT/CT respiro-correlata

Aumento dei margini di

contornazione

+ dose OAR- dose target

Imaging/Target definition: 4D-CT

si ottengono 10 serie di immagini cherappresentano l’anatomia e la posizionedel tumore in uno specifico momentodel ciclo respiratorio

Le immagini vengono successivamente esportate al software di fusione per il matching delle 10 serie + serie average ricostruita

Delineazione del target

IMAGING MULTIMODALE

4D-CT Mezzo di contrasto

Imaging/Target definition: 4D-CBCT

Accuratezza??

Sistemi di immobilizzazione

Richiede sistemi hardware e software complessi

La fascia registra il respiro del paziente e ricostruisce il suo ciclo respiratorio

GTV = estensione macroscopica del tumore (GTV-P eGTV-N)CTV = GTV + circostanti infiltrazioni tumoralimicroscopiche (CTV-P e CTV-N)ITV = CTV + IM ( introdotto da ICRU report 62)IM (Internal Margin): definito in base a punti diriferimento interni (reperi ossei), considera i possibilimovimenti fisiologici di tumori / tessuti sani causati darespirazione, pulsazioni, cambiamenti di forma edimensioni dei tumori, attività viscerali, …PTV = CTV + IM + SM (in Radioterapia, i campi o archiradianti sono conformati al PTV, il quale incorpora nelmodo qui descritto le tipiche incertezze geometrichedella Radioterapia)

Definizioni: Volumi di trattamento

ICRU 50, 1993 e ICRU 62, 1999

4 D

Breath Hold

Gating

Tracking

Riduzione sul PTV Dose Escalation Minor tossicità

Metodo BREATH-HOLDØDeep-inspiration breath hold

-respiro trattenuto 10-20 s attraverso un tubo flessibile connesso aduno spirometro sia in fase di simulazione che di erogazione deltrattamento radiante-profilo spirometrico del ciclo respiratorio in funzione del tempo

registrato da un computer-circa il 60% dei soggetti affetti da neoplasia polmonare non è suscettibiledi questa metodica

ØSelf-healed breath hold with respiratory monitoring- tecnica che sfrutta un device (RPM System) per monitorare ilrespiro del paziente e controllare la delivery della dose

- irradiazione continua nella fase di breath-hold sotto costantemonitoraggio

ØActive-breathing control (ABC)

Active-breathing control (ABC)

ØPaziente istruito a respirare attraverso uno spirometrodigitale connesso ad una ballon-valve adatto aregistrare la traccia respiratoria

ØLa respirazione può essere sospesa a qualunquepredeterminata posizione preferibile fase dimoderata o profonda inspirazione

Ø L’operatore sceglierà il volume polmonare e lo stadiodel ciclo respiratorio al quale “attivare il sistema” chechiude il balloon-valve

Non particolarmente confortevole per il pazienteAllunga il tempo di trattamento

E’ sufficiente il breath hold?

Gating e TrackingTecnica di trattamento in cui il paziente respira liberamentee l’irradiazione avviene solo in corrispondenza di una fasedel cilco respiratorio

Gating: il fascio è on o off a seconda della posizione in realtime del target

Tracking: il fascio di radiazione è sempre on e segue il movimento del target

Segnale esternoInternal fiducial marker invasivo

Esperienza di CHIETI

CT +TPS XVI-SYMMETRY

XVI-SYMMETRY CT+TPS

Casistica1 pz lesione epatica

2 pz con linfonodo mediastinico

4 pz SBRT su nodulo polmonare

TPS= Oncentra MasterPlan

Tecnica=VMAT (6 MV)

Acceleratore lineare = Elekta Synergy Agility

7 pazienti

Sistema di immobilizzazione

Compressione addominaleMaschera termoplasticaPoggiatestaPoggiagambe

Lettino fibra di carbonio

Imaging/target Definition

1.CT: Slice thickness = 3 mmFOV= tutti gli organi a rischio

2.TPS RayStation: contornazione GTV e outlinee posizionamento iso provvisorio

3.Esportazione su MOSAIQ dell’iso, GTV e unfascio

4.XVI: acquisizione 4D-CBCT con Symmetry(“traccia respiratoria” ottenuta utilizzando laposizione del diaframma come “internalmarker”)

CT con respiro libero

5. Esportazione dei singoli pacchetti (Mini-Volume View) corrispondenti alle varie fasirespiratorie (10) a WS di contornazione (TPSraystation)

6.Registrazione di 4D-CBCT corrispondente adogni fase respiratoria con la CT di centraggio

7. Contornazione di 10 GTVs9. Volume di unione dei 10 GTV ITV10.Esportazione piano a MOSAIQ, approvazione

dei fasci e creazione della 4D-CBCTMargini da ITV a PTV 5 mm …..

10 FASI= 10 GTVs

GTV0……GTV10 da 4D-CBCT

GTV da CT centraggio

GTV

ITV

Variazione volumea GTV a ITV

18% - 63%

Commissioning Symmetry: CIRS Sfera target 3 cm

Movimento: ± 5 mm in direzione antero-posteriore; ± 5 mm in direzione latero-laterale; ± 10 mm in direzione supero-inferiore

frequenza di cicli respiratori impostata è stata di 1 ciclo/3 secondi

ØSlice thickness = 3 mmØEsportazione TPS Oncentra MasterplanØContornazione

ØPiano di trattamento VMAT

ØVerifica con Symmetry

•GTV1: “sfera target” più effetto blurring secondario almovimento. Contornazione eseguita mediante utilizzo dellafinestra TC per parenchima polmonare•PTV1: GTV1 + 0.5 cm di espansione isotropica•GTV2 :”sfera target” senza effetto blurring secondario almovimento. Contornazione eseguita mediante utilizzo dellafinestra TC per parenchima polmonare•PTV2 : GTV2 + 0.8 cm di espansione isotropica

Valore assoluto errori (differenza rispetto i movimenti pre-stabiliti in fase di acquisizione delle CTs) ≤ 0.15 cm

La 4D-CBCT inviata al TPS per la verifica dellaconcordanza tra volumi contornati sulla base dellaTC di centratura e quelli definibili alla CBCT 4D

ITV4D-CBCT e PTV4D-CBCT sovrapponibile a ITV e PTV contornati nella CT iniziale

Trattamento-XVI Symmetry

SENZA MEZZO DI CONTRASTO NON SI VEDE LESIONE IN CBCT4D

Trattamento-XVI Symmetry

Clipbox

Metodo di co-registrazione:“GREY VALUE T+R”

Correzione set-up

Correzione su movimento target

Mask

Metodo di co-registrazione:“GREY VALUE 4D( T)”

All frames

Spostamenti relativi alla clip box e alla mask

CONVERTTOCORRECT

Visualizzazione spostamenti

Accept

MediaX MediaY MediaZ DEV.STX DEV.STY DEV.STZMedie -0,20 0,42 0,59 0,13 0,52 0,29

Medie spostamenti

Dosimetria in Vivo : Pancreas

Dosimetria in Vivo : polmone

Conclusioni

ØRadioterapia 4D nuovi scenari

ØDiverse metodologie e pochi dati (gastro-intestinali) per gestire il movimento e integrazione con altre tecniche di imaging

ØTrattamenti simil-chirurgici ma tecnologiaavanzata

Grazie per l’attenzione